高溫氣冷堆氦氣流動及燃料球冷卻過程數(shù)值模擬.pdf

1、高溫氣冷堆是國際公認的一種具有良好安全特性的第四代核反應堆型。我國石島灣高溫氣冷堆核電站預計于2017年竣工，有望成為世界首座模塊式高溫氣冷堆商業(yè)化示范核電站。本文擬對規(guī)則床高溫氣冷堆中氦氣與燃料球的流動與傳熱過程進行建模和數(shù)值模擬，預測高溫氣冷堆中的溫度、速度和壓力分布。
　　本文建立了簡單體心立方和體心立方排列的球床代表模型，其中的燃料球模型使用真實燃料球的尺寸和發(fā)熱區(qū)，氦氣的物性是和溫度、壓力相關的變量。使用ICEMCFD對

2、模型劃分了結構化網(wǎng)格。對簡單體心立方球床代表單元建立了包含兩個半燃料球和兩個整型燃料球的球床代表模型，以其中三號燃料球為代表對燃料球的溫度場進行分析，對氦氣的速度場和壓力場提取數(shù)據(jù)并進行分析。對體心立方球床代表模型建立了七個八分之一燃料球的代表模型，以其中五號燃料球為代表對燃料球的溫度場進行分析，對氦氣的速度場和壓力場提取數(shù)據(jù)進行分析。再通過FLUENT自帶的PROFILE邊界文件計算單元對簡單體心立方球床和體心立方球床模型進行了疊加計

3、算。再對不同速度下體心立方排列球床疊加模型進行了疊加計算。模擬結果顯示:在規(guī)則球床之間的氦氣流動時，每個燃料球后有氦氣漩渦，氦氣的流動分為主流區(qū)和回流區(qū);燃料球的溫度是中心靠上部位的溫度最高，并隨半徑的增加而降低;燃料球之間切點附近的溫度低于靠近氦氣主流道區(qū)域的溫度，上半球的溫度高于下半球的溫度;氦氣的壓力隨燃料球之間的空隙呈波浪式降低。簡單體心立方球床疊加計算的燃料球溫升率為19.95K/m，氦氣溫度平均上升率為19.93K/m，平均